Chimica generale - la termodinamica

L'energia interna di un sistema

L'energia interna, E, contenuta in un sistema rappresenta l'energia totale (cinetica e potenziale), associata alla energia cinetica delle molecole, alle attrazioni intermolecolari ed ai legami chimici.

Dove è contenuta l'energia di una molecola?

In parte nei "movimenti" dei nuclei

In parte nei movimenti degli elettroni

In parte nei legami chimici

I diversi "contributi" all'energia di una molecola:

E = Emol + Epot + Etrasl + Erot + Evib + Eelettr

Energia potenziale: contenuta nei legami chimici; differenzia diversi isomeri di una molecola; è la più importante per seguire le reazioni chimiche indotte dalla temperatura.

Energia traslazionale: energia cinetica dovuta al moto della molecola nello spazio:

Etrasl = 1/2 * Em * Vtrasl^2

Quando si parla di una singola molecola, tutto quello che sappiamo è che la molecola può liberare una certa quantità di energia, cioè compiere una certa quantità di lavoro.

TERMINOLOGIA

Sistema: porzione dell'universo analizzata durante un esperimento.

• Sistema chiuso
• Sistema aperto

Lo stato termodinamico di un sistema è definito da un insieme di condizioni che ne specificano tutte le proprietà. Questo insieme comprende la temperatura, la pressione, la composizione (identità e numero di moli dei componenti) e lo stato fisico di ciascuna parte di esso. Definito lo stato, tutte le proprietà sono definite.

Ambiente: Parte dell'universo restante che può scambiare energia con il sistema in esame.

Sistema + Ambiente = Universo termodinamico

TERMINOLOGIA

Funzione di stato: Proprietà del sistema il cui valore dipende esclusivamente dallo stato termodinamico in cui questo si trova e non dal modo con cui il sistema lo raggiunge.

FUNZIONI DI STATO

• Volume
• Temperatura
• Pressione
• Energia

La variazione di una qualsiasi funzione di stato è indipendente dal cammino percorso tra ogni determinata coppia di stati termodinamici.

TERMINOLOGIA

Processo termodinamico: Passaggio da uno stato termodinamico del sistema ad un altro. Questo processo può essere fisico (variazione di temperatura, di pressione o di volume) o chimico.

Processo reversibile: Processo che si realizza attraverso una serie continua di stati termodinamici.

Processo irreversibile: Processo in cui il passaggio da uno stato termodinamico all'altro non è rappresentabile come serie continua di stati termodinamici.

Spontanei Processi (chimici o fisici) di trasformazione della materia: Non spontanei a favore dei prodotti, se un processo la maggior parte dei reagenti è convertita in prodotti senza interventi esterni, anche se questo può richiedere un tempo molto lungo. Queste reazioni avvengono spontaneamente, spesso con cessione di calore.

Non spontanei a favore dei reagenti: Invece, un processo senza un continuo intervento esterno, non può portare a quantità osservabili di prodotti. L'intervento esterno è un

flusso di energia (una scarica elettrica, calore) che, somministrato al sistema, lo forza verso i prodotti.